BMP-2在降鈣素基因相關肽調控MG63細胞增殖分化中的作用.pdf

1、降鈣素基因相關肽(Calcitoningene-relatedpeptide,CGRP)被證實可以促進成骨細胞的增殖和分化活性,已知的CGRP信號調控通路包括了:胞內鈣離子通道(Ca2+)、環(huán)磷酸腺苷(cAMP)、蛋白激酶(PKC)、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)、胞外信號調節(jié)激酶(ERK)等。大量實驗證實,骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)也同樣擁有誘導成骨的能力。骨髓基質細胞在有BMP-2參與的基礎上,通過旁分泌和自分泌作用,在細胞和細胞間質

2、傳導信息,刺激DNA的合成和細胞的復制,促進成骨細胞前體的增殖,誘導未分化間充質細胞不可逆地分化為軟骨細胞和成骨細胞,提高干細胞的成骨表型和成骨能力,增強堿性磷酸酶(Alkalinephosphatase,ALP)的活性,促進細胞間的粘附和成骨細胞標記基因的表達。目前已知的BMP對成骨細胞的信號傳導主要包括有Smad,P38MAPK通路。
　　目前的研究發(fā)現:BMP-2,4,6可以促進神經分泌CGRP,CGRP在體外促進牙髓細胞分

3、泌BMP-2,BMP-2體內異位誘導成骨組織中CGRP的神經可以再生分布,BMP-2在腹腔注射CGRP的大鼠脛骨骨折愈合的骨痂中高表達,CGRP在體外協(xié)同增加BMP-2誘導成骨細胞增殖的能力。這些研究結果提示:CGRP可以誘導骨組織中BMP-2的表達增加,但兩者之間相互作用的信號通路機制目前尚不清楚,因此推測CGRP的促成骨作用可能與BMP-2的表達有相關性。本實驗將對CGRP促成骨細胞增殖、分化作用中BMP信號通路所發(fā)揮的作用;CGR

4、P促成骨細胞BMP-2表達的影響及其機制等進行研究。
　　方法：
　　1、細胞培養(yǎng):人骨肉瘤細胞(MG63)細胞株(中國科學院上海生命科學研究院)接種于培養(yǎng)瓶(100ml)中傳代培養(yǎng)(5×106個/cm2),培養(yǎng)基為RPMI1640(含10％FBS),放置于5%CO2孵箱中37°C孵育72h傳代,傳代至6-7代時使用。
　　2、CGRP對MG63細胞增殖和分化的調控作用:
　　2.1、MG63細胞增殖:MTT法檢

5、測CGRP對MG63細胞增殖的調控作用;流式細胞儀檢測CGRP對MG63細胞增殖周期的調控。設定量效作用的濃度為(10–10-10–7M),時效作用為(24-72h)。
　　2.2、MG63細胞分化:PNPP偶氮法檢測CGRP對MG63細胞ALP染色的調控作用;Westernblot檢測CGRP對MG63細胞堿性磷酸酶(ALP)、Ⅰ型膠原(CollagenⅠ)、骨鈣素(OCN)表達的調控作用。設定量效作用的濃度為(10–10-10

6、–7M),時效作用為(24-72h)。免疫熒光染色檢測10-8MCGRP對MG63(48h)ALP表達的作用。
　　3、CGRP對MG63細胞增殖、分化調控中BMP信號通路的作用:
　　3.1、分組:10-8MCGRP;10-8MCGRP+100ng/mlNoggin;100ng/mlNoggin;空白對照組,作用時間為48h。
　　3.2、MG63細胞增殖影響:流式細胞儀檢測MG63細胞增殖周期。
　　3.3、

7、MG63細胞分化影響:免疫熒光染色檢測MG63細胞的ALP表達;Westernblot檢測MG63細胞的ALP,ColIaⅠ和OCN蛋白表達。
　　4、CGRP對MG63細胞表達BMP-2的調控作用:
　　4.1、RT-PCR檢測CGRP對MG63細胞表達BMP-2mRNA的調控作用:設定量效作用的濃度為(10–10-10–7M),時效作用為(1-48h)。
　　4.2、CGRP促進MG63細胞表達BMP-2中Nogg

8、in的作用:
　　分組:10-8MCGRP;10-8MCGRP+100ng/mlNoggin;100ng/mlNoggin;空白對照組,作用時間48h。
　　RT-PCR檢測MG63細胞BMP-2mRNA的表達;Westernblot檢測MG63細胞BMP-2蛋白的表達。
　　5、CGRP促進MG63細胞表達BMP-2的機制:
　　5.1、分組:10-8MCGRP、10-8MCGRP+5μMH-89、5μMH-8

9、9、空白對照組,作用時間48h。
　　5.2、免疫檢測試劑盒檢測MG63細胞cAMP表達;RT-PCR檢測MG63細胞BMP-2mRNA表達;Westernblot檢測MG63細胞BMP-2、環(huán)磷酸腺苷反應元件結合蛋白(cAMPresponseelementbindingprotein,CREB)、磷酸化環(huán)磷酸腺苷反應元件結合蛋白(PhosphorylatedCampResponseElementBindingProtein,pC

10、REB)的表達。
　　6、統(tǒng)計分析:
　　所有數據均采用均數±標準差(±s)表示,應用Dunnett,s檢驗中的t檢驗和方差分析,進行統(tǒng)計分析,分別設定p<0.05以及p<0.01表明有顯著性差異和差異非常顯著。
　　結果：
　　1、CGRP對MG63細胞增殖、分化的調控作用:
　　1.1、MG63細胞增殖:MTT法檢測發(fā)現CGRP加入MG63細胞培養(yǎng)基中24-72h的時間段中,CGRP各濃度組的細胞數均顯

11、著高于空白對照組(P<0.05),其中以10-8MCGRP濃度組最為明顯(P<0.05);流式細胞儀檢測細胞增殖周期發(fā)現不同濃度的CGRP都加速了細胞周期循環(huán),但是以48h10-8M組最為明顯(P<0.05),48h以后有下降趨勢。
　　1.2、MG63細胞分化:PNPP偶氮法檢測發(fā)現各濃度組的CGRP促進MG63細胞的ALP表達量均高于空白對照組,其中以72h10-8M組最為明顯(P<0.05),時效對比中發(fā)現各濃度組細胞的AL

12、P表達量在72h較48h增加不明顯(P>0.05);蛋白定量分析結果發(fā)現各實驗組的ALP,ColIaⅠ和OCN蛋白表達量均高于空白對照組(P<0.05),其中以48h10-8M組最為明顯(P<0.05);免疫熒光染色結果發(fā)現48h10-8M組熒光數目較空白對照組多。
　　2、CGRP對MG63細胞增殖、分化調控中BMP信號通路的作用:
　　2.1、MG63細胞增殖:流式細胞儀檢測發(fā)現CGRP組和CGRP+Noggin組的S+

13、G2期細胞的數目高于空白對照組(p<0.05),但是CGRP組和CGRP+Noggin組之間沒有明顯差異。
　　2.2、MG63細胞分化:Wstern-blot檢測CGRP組ALP,ColIaⅠ和OCN蛋白的表達量高于空白對照組(p<0.05);CGRP+Noggin組低于CGRP組(p<0.05)。
　　3、CGRP對MG63細胞表達BMP-2的調控作用:
　　3.1、PCR檢測發(fā)現8-24小時內只有10-8M、10

14、-7M組可以檢測到BMP-2mRNA的表達,且10-7M組明顯高于10-8M組(p<0.01);48h10-9M組可檢測到BMP-2mRNA表達,但明顯低于48h10-8M、48h10-7M兩組(p<0.01)。
　　3.2、10-8MCGRP作用48h,MG63細胞BMP-2mRNA和蛋白的表達量,CGRP組高于空白對照組和Noggin組(P<0.01),CGRP+Noggin組與CGRP組無差異。
　　4、CGRP促進M

15、G63細胞表達BMP-2的機制:
　　4.1、MG63細胞cAMP含量檢測發(fā)現,CGRP組和CGRP+H-89組均高于空白對照組(P<0.01),但是前兩組之間無顯著差異。
　　4.2、CGRP、CGRP+H-89、H-89和空白對照組的CREB表達量無顯著差異。
　　4.3、CGRP組的pCREB蛋白表達量高于空白對照組(P<0.01),但是CGRP+H-89組明顯低于CGRP組(P<0.01)。
　　4.4、

16、CGRP組的BMP-2mRNA和蛋白表達量高于空白對照組(P<0.01),但是CGRP+H-89組明顯低于CGRP組(P<0.01)。
　　結論：
　　1、CGRP促進MG63細胞的增殖與分化,并且具有時間以及劑量依賴性,優(yōu)勢濃度為10-8M,優(yōu)勢時段為48h。
　　2、CGRP可能通過BMP-2途徑促進MG63細胞的分化,而不通過BMP-2途徑促進MG63細胞的增殖。
　　3、CGRP促進MG63細胞表達BMP